一、半导体设备零部件简介

       半导体零部件是指在材料、结构、工艺、品质和精度、可靠性及稳定性等性能方面达到了半导体设备及技术要求的零部件，如O型密封圈(O-Ring)、传送模块(EFEM)、射频电源(RFGen)、静电吸盘(ESC)、硅(Si)环等结构件、真空泵(Pump)、气体流量计(MFC)、精密轴承、气体喷淋头(ShowerHead)等。

       半导体设备由成千上万个零部件组成，零部件的性能、质量和精度直接决定着设备的可靠性和稳定性，也是我国在半导体制造能力上向高端化跃升的关键基础要素。

各类半导体设备所需核心零部件

来源：中银证券、梧桐树半导体

二、半导体零部件主要分类

1.按集成电路设备腔体内部流程分类

       零部件可以分为五大类:电源和射频控制类、气体输送类、真空控制类、温度控制类、传送装置类。其中，电源和射频控制类包括射频发生器和匹配器、直流/交流电源等;气体输送类主要包括流量控制器、气动部件、气体过滤器等;真空控制类包括干泵/冷泵/分子泵等各种真空泵、控制阀/钟摆阀等各类阀件、压力计以及O-Ring密封圈;温度控制类则包括加热盘/静电吸盘、热交换器及升降组件;传送装置类包括机械手臂、 EFEM、轴承、精密轨道、步进马达等。

2.按照半导体零部件服务对象分类

       可以分为两种，即精密机加件和通用外购件。其中，精密机加件通常由各个半导体设备公司的工程师自行设计，然后委外加工，只会用于自己公司的设备上，如工艺腔室、传输腔室等，国产化相对容易，一般对其表面处理、精密机加工等工艺技术的要求较高;通用外购件则是一些经过长时间验证，得到众多设备厂和制造厂广泛认可的通用零部件，更加具有标准化，会被不同的设备公司使用，也会被作为产线上的备件耗材来使用，例如硅结构件、O型密封圈(O-Ring)、阀门、规(Gauge)、泵、气体喷淋头(Showerhead)等，由于这类部件具备较强的通用性和一致性，并且需要得到设备、制造产线上的认证，因此国产化难度较高。

3.按照零部件的材料和使用功能分类

       可以将其分为十二大类，包括硅/碳化硅件、石英件、陶瓷件、金属件、石墨件、塑料件、真空件、密封件、过滤部件、运动部件、电控部件以及其他部件。其中，各大类零部件还包括若干细分产品，例如在真空件里就包括真空规(测量工艺真空)、真空压力计、气体流量计(MFC)、真空阀件、真空泵等多种关键零部件。

半导体零部件及其主要用于的设备

来源：中银证券、梧桐树半导体

(1)塑料件

塑料制品贯穿半导体制造的完整生产线，需满足不同的材质要求，并采取不同的塑料材质，在整个工艺流程中不可或缺。广泛运用于晶圆制造、传递、运输、存储、清洗等步骤中，以典型塑料制品晶圆载具、CMP保持环、光罩盒和气体过滤滤芯为例:

(2)半导体金属零部件

半导体金属零部件公司属于精密金属制造行业。原材料主要是铝、不锈钢、碳钢、铜等金属材料，产品主要为“小批量、多品种、工艺复杂、精密度高”的定制化精密金属结构件，主要应用于高端半导体刻蚀、沉积、晶圆检测等设备。

半导体金属零部件按可分为四类:

工艺零部件:与晶圆直接接触或直接参与晶圆反应。

结构零部件:连接、支撑和冷却等作用，不反应。

气体管路:连接气源到反应腔的传输管道。

模组产品:装配后实现部分半导体设备核心功能。

(3)陶瓷件

陶瓷件是使用氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、碳化硅陶瓷等先进陶瓷材料经精密加工后制造的半导体设备零部件。先进陶瓷材料在强度、精度、电学性能和耐腐蚀性等方面的优异表现，能满足真空、高温等特殊环境下的半导体制造复杂性能要求。在半导体设备制造中，精密陶瓷的价值约占16%。

精密陶瓷零部件广泛应用于光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入、CMP等多个半导体制造关键流程的核心设备中，如轴承、导轨、内衬、静电吸盘、机械搬运臂等。尤其是在设备腔体内部，发挥支撑、保护、导流等功能。目前国外在集成电路核心装备用精密陶瓷结构件的研发和应用方面走在前列的公司有日本京瓷、美国CoorsTek、德国Berlinerglas等，其中，日本京瓷和美国CoorsTek公司占据了集成电路核心装备用高端精密陶瓷结构件市场份额的70%。

陶瓷精密件在半导体设备中的用途分布，来源：Wind，梧桐树半导体

(4)石英件

石英器件是以石英玻璃为材料制成的器件。石英玻璃的主要成分为二氧化硅，具有透光性高、耐高温、膨胀系数低、化学稳定性强、纯度高、电绝缘性强等优越特性，广泛应用于航空航天、光纤、半导体等高端制造领域。石英器件的制造过程非常复杂:以石英砂为原料，先经过气炼熔融制作成石英锭，然后经热改型和冷加工制成石英制品。

半导体领域加工环节在芯片设计流程后，可分为三个阶段:单晶硅片制造、晶圆制造和封装测试。石英材料在半导体产业的应用主要在单晶硅片制造和晶圆制造两个环节。石英舟、石英管、石英仪器是半导体芯片加工过程清洗、氧化、光刻、刻蚀、扩散等环节中所需要的石英制品。石英器件在各个阶段的应用如下:

石英器件在半导体产业中的应用

来源：凯德石英招股说明书，华福证券研究所

半导体用石英制品介绍 

来源：凯德石英招股说明书，华福证券研究所

三、市场规模和竞争格局

1.半导体零部件市场规模

2018-2022年，全球半导体零部件市场规模由184亿美元增至350亿美元，期间年复合增长率为17.5%。

未来，随着5G、物联网、人工智能、新能源汽车等新技术和新产品的应用，以及制程节点缩小伴随的工艺技术提高，将带来庞大的半导体设备市场需求，从而推动全球半导体零部件市场发展。预计至2027年，全球半导体零部件市场规模将扩大至518亿美元，期间受半导体产业周期性和景气度影响将呈平稳的增长趋势。

目前我国半导体零部件产业尚处于起步期，整体规模较小。但随着我国半导体设备国产化率的提升，按照设备、产线同时有零部件的采购需求来测算，预计国内半导体零部件市场规模在2023年将超过80 亿元，到2025年有望超过120 亿元。

2.竞争格局

全球半导体零部件前10供应商包括蔡司ZEISS(光学镜头)，万机仪器MKS(MFC、射频电源、真空产品)，爱德华Edwards (真空泵)，先进能源 Advanced Energy(射频电源)，堀场Horiba(MFC)，徽拓VAT(真空阀件)，Ichor(模块化气体输送系统以及其他组件)，超科林UltraClean Tech (密封系统)，阿斯麦尔ASML(光学部件)及荏原 EBARA(干泵)。由于半导体零部件对精度和品质的严格要求，就单一半导体零部件而言，全球也仅有少数几家供应商可以提供产品，这也导致了尽管半导体零部件全行业集中度仅有50%左右，但细分品类的集中度往往在80%-90%以上，垄断效应比较明显。例如在静电吸盘领域，基本由美国和日本企业主导，市场份额占95%以上，主要有美国应用材料(AMAT)、美国泛林集团(LAM)，以及日本企业新光电气(Shinko)、TOTO、NTK等。

四、国内主要半导体零部件厂商

1.珂玛科技

在先进陶瓷方面系国内少数掌握半导体设备用先进陶瓷零部件从材料配方到零部件制造全工艺流程核心技术并实现境外规模销售的企业之一。

2.新莱应材

专注于超净管阀近三十年，生产高洁净流体管路系统和超高真空系统的关键零部件。

3.正帆科技

导入重要零部件Gas Box领域，产品已向北方华创、拓荆、中微、晶盛等国内头部半导体设备厂商和迈为等光伏电池片工艺设备厂商批量供货。

4.汉钟精机

汉钟精机的半导体领域产品为能满足半导体最先进工艺的真空干式真空泵产品，目前为隆基股份、晶盛机电、中环股份等知名厂商供应真空泵。

5.英杰电气

国内综合性工业电源研制领域内有较强竞争力的企业，引领半导体设备射频电源国产发展趋势。

6.江丰电子

全球少数掌握钽靶材及环件、铜锰合金靶材生产核心技术的企业之一，其零部件产品主要包括设备制造零部件和工艺消耗零部件。

7.富创精密

全球为数不多的能够量产应用于7纳米工艺制程半导体设备的精密零部件制造商。

8.华亚智能

专注于半导体领域精密金属结构件研发，产品已向超科林、ICHOR、捷普等半导体设备部件制造商供货。

9.苏大维格

微纳光刻技术领军者，公司已向上海微电子提供了其半导体领域投影式光刻机用的定位光栅部件。

10.菲利华

立足于石英玻璃领域，专注开发气熔石英玻璃、合成石英玻璃、电熔石英玻璃与石英玻璃纤维及制品，是国内首个通过全球三大半导体原厂设备制造商认证的石英材料供应商。

11.茂莱光学

具备前沿精密制造工艺，可实现精密光学元器件的量产。

12.昌红科技

多年深耕模具与注塑业务，与鼎龙股份强强联手切入中高端晶圆载具产品市场。

13.凯德石英

主营业务为石英仪器、石英管道、石英舟等石英玻璃制品的研发、生产和销售。

14.先锋精密

国内少数已量产供应7nm及以下国产刻蚀设备关键零部件的供应商。

15.石英股份

石英行业领军企业，业务聚焦于高端石英制品的研发生产与销售，已通过东京电子高温扩散领域和刻蚀领域以及美国LAM半导体产品认证。

五、国产化面临的主要问题

1.对零部件缺乏重视

无论是国家层面还是地方层面，政策更多的聚焦在设计、制造封测、设备材料等环节，鲜少覆盖到半导体零部件产业。在资金方面，零部件企业更是鲜少获得资本垂青。国家集成电路产业投资基金目前在半导体零部件领域的投资数量比例较小，投资金额不足亿元。

2.创新能力落后，核心技术差距明显

由于国内零部件行业长期未受到重视，只能粗放式成长，因此大部分国内零部件企业进入半导体行业主要以提供维修及更换服务、清洗服务为主，整体研发投入力度不够，创新能力较为落后，长期停留在中低端生产标准和复制国外产品的水平，核心技术差距明显。此外我国半导体零部件产业的创新能力不足还体现在行业标准体系不健全、基础工艺研究投入严重不足，工艺技术获取渠道不畅，科研与生产实际结合不紧密等诸多问题，制约了半导体零部件产品的结构设计技术、可靠性技术、制造工艺与流程、基础材料性能研究的创新发展。

3.人才供给不足

尽管近年来在半导体人才培养上我国出台了一系列支持措施，但大量的半导体人才培养主要聚焦在设计、制造、设备和材料环节，对半导体零部件等基础产业的人才培养仍缺乏重视，在基础学科的教育制度改革、专业设置、在职工程教育、技术资格认证等方面缺乏统筹规划和实施力度，零部件职业基础和从业技能课程安排严重不足。

4.产业链各环节脱节

目前国内半导体零部件上线验证程序复杂、过程漫长，制造厂商、设备厂商和国内半导体零部件厂商的配合度不高，欠缺有效沟通与互动，导致双方对彼此工艺参数与配套匹配性互不掌握，国产替代动力不足。

5.产业发展建议

①重视顶层设计，引导产业发展

②设立产业专项，激发创新活力

③补足政策缺口，加强投资引导

④加大人才引培，强化人才供给

⑤推进机件联动，保障自主供应

参考来源

[1]朱晶.半导体零部件产业现状及对我国发展的建议

[2]行业研究:2023年半导体零部件行业深度报告.华芯资本

[3]真空半导体设备零部件行业研究.梧桐树资本 

[4]中国半导体零部件产业国产替代之路,银创智库 

[5]半导体零部件国内核心厂商一览.华福证券

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